JP3160438B2 - Traffic flow prediction device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば高速道路におけ
る交通管制システムに係わり、特にニューラルネットワ
ークを用いて通行車両の流れ、つまり交通流を予測する
交通流予測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a traffic control system, for example, on a highway, and more particularly to a traffic flow prediction device for predicting the flow of passing vehicles, that is, the traffic flow using a neural network.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高速道路における交通管制システムは、
通行車両のドライバーに対して、 ・渋滞が予想される区域 ・予想される渋滞長 ・今後渋滞が広がる傾向にあるのか、それとも解消する
傾向にあるのか。2. Description of the Related Art Traffic control systems on expressways are:
For a driver of a passing vehicle: ・ Area where traffic congestion is expected ・ Estimated traffic congestion length ・ Whether the traffic congestion tends to spread or disappear in the future.
【０００３】・渋滞解消までに要する時間 ・どの程度の速度で通行する事が可能なのか。 ・ある地点からある地点までの走行所要時間などの各種
予測情報をきめ細かく提供するとともに、 ・ラッシュ時対応のランプ閉鎖など交通予測に基く交通
管制の適正化を行なうことが要求されている。[0003] The time required to resolve the traffic jam • How fast can you pass? -It is required to provide various kinds of prediction information such as the required travel time from a certain point to a certain point in detail, and to optimize traffic control based on traffic prediction, such as closing a ramp during a rush hour.
【０００４】従来、高速道路上における交通流の予測方
法としては以下のような方法が提案されている。高速道
路の交通流は、大きく分けて、 ・自由走行状態（渋滞の無い状態） ・渋滞走行状態 の２種類の状態があり、特に渋滞時の交通流をうまく表
現することがポイントとなる。Conventionally, the following method has been proposed as a method for predicting a traffic flow on an expressway. Expressway traffic flow can be broadly divided into two types: free-running (no traffic congestion) and congestion-driving. The key point is to express traffic flow during congestion.
【０００５】この渋滞時を含む交通流を比較的簡単なモ
デルでうまく表現するものとして従来から提案されてい
る方法は、状態方程式モデル（交通密度を状態変数にと
った微分形の方程式）である。A conventionally proposed method of expressing traffic flow including traffic congestion with a relatively simple model is a state equation model (a differential type equation using traffic density as a state variable). .
【０００６】高速道路１を図６のように各セクションに
分割したとき、セクションｉの交通密度ｋi の時間変動
を考える。なお、交通流においては、速度、交通量を左
右する基本的なファクタが交通密度となる。When the highway 1 is divided into sections as shown in FIG. 6, the time variation of the traffic density ki of the section i is considered. In the traffic flow, a basic factor that affects the speed and the traffic volume is the traffic density.
【０００７】Δｔ［ｍｉｎ］間におけるｋi(t)の変化量
Δｋi(t)［台／ｍ］は、（イ）Δｔの間にセクションｉ
に流入する車両台数［台］と（ロ）Δｔの間にセクショ
ンｉから流出する車両台数［台］との差をセクションｉ
の長さＬｉで割ったものとなる。The amount of change Δki (t) [unit / m] of ki (t) during Δt [min] is as follows.
The difference between the number of vehicles [vehicles] flowing out of section i and the number of vehicles [vehicles] flowing out of section i between (b) Δt is calculated in section i.
Divided by the length Li.
【０００８】一般に、あるセクションに流入する交通量
［台／ｍｉｎ］は、上流側セクションの交通密度［台／
ｍ］と上流側セクションの空間平均速度［ｍ／ｍｉｎ］
との積で表されることから、次式が導かれる。以下、各
条件別に説明する。 (a) 基本式（セクションｉの上流端の合流、下流端の分
岐が無い場合） △ｋi(t)＝（Δｔ／Ｌｉ）・（ＱINi-1,i −ＱOUTi,i+1） …(1) ＱINi-1,i ＝Ｃi-1,i （ｋi(t)） ・ｋi-1(t)・Ｖi-1（ｋi-1(t)）・（1000／60） …(2) ＱOUTi,i+1＝Ｃi,i+1 （ｋi+1(t)） ・ｋi(t)・Ｖi （ｋi(t)）・（1000／60） …(3) ここで、ｋi(t)はセクションｉの交通密度［台／ｍ］、
Δｋi(t)はセクションｉの交通密度のΔｔ[min] 間の変
化量［台／ｍ］、ＱINi-1,i はセクションｉ−１からセ
クションｉへの流入交通量［台／ｍｉｎ］、ＱOUTi,i+1
はセクションｉからセクションｉ＋１への流出交通量
［台／ｍｉｎ］、Ｌｉはセクションｉの長さ［ｍ］、Ｖ
i （ｋi(t)）はセクションｉにおける空間平均速度［ｋ
ｍ／ｈ］でｋi(t)の関数として与えられる。Generally, the traffic volume [vehicle / min] flowing into a certain section is determined by the traffic density [vehicle / min] of the upstream section.
m] and the spatial average velocity of the upstream section [m / min]
And the following equation is derived. Hereinafter, each condition will be described. (a) Basic formula (when there is no merging at the upstream end and no branch at the downstream end of section i) Δki (t) = (Δt / Li) · (QINi-1, i−QOUTi, i + 1) (1 ) ) QINi-1, i = Ci-1, i (ki (t)) · ki-1 (t) · Vi-1 (ki-1 (t)) · (1000/60) ... (2) QOUTi, i + 1 = Ci, i + 1 (ki + 1 (t)). Ki (t) .Vi (ki (t)). (1000/60) (3) where ki (t) is the value of section i. Traffic density [vehicles / m],
Δki (t) is the amount of change in traffic density of section i between Δt [min] [vehicles / m], QINi-1, i is the traffic flow [vehicle / min] from section i-1 to section i, QOUTi , i + 1
Is the outflow traffic from section i to section i + 1 [vehicle / min], Li is the length [m] of section i, V
i (ki (t)) is the spatial average velocity [k
m / h] as a function of ki (t).
【０００９】ここで式(1) の第１項が上記（イ）に、第
２項が上記（ロ）に相当する。Ｃi-1,i はセクションｉ
−１からセクションｉへの流出量が抑えられる働きを持
つ流出係数であり、この係数を導入する事により交通渋
滞が上流側に広がっていく遡上現象を間接的に表現する
ことが可能となる。流出係数Ｃi-1,i は経験的に次のよ
うな形で与えられる。Here, the first term of the equation (1) corresponds to the above (a), and the second term corresponds to the above (b). Ci-1, i is section i
This is an outflow coefficient that has the function of suppressing the amount of outflow from -1 to section i. By introducing this coefficient, it is possible to indirectly express a run-up phenomenon in which traffic congestion spreads upstream. . The outflow coefficient Ci-1, i is empirically given in the following form.
【００１０】 ・０≦ｋi(t)≦Ｋcrのとき（Ｋcrは臨界密度［台／ｍ］、例えばＫcr＝0.08 ［台／ｍ］， Ｃi-1,i （ｋi(t)）＝１ …(4) ・Ｋcr＜ｋi(t)のとき Ｃi-1,i （ｋi(t)）＝（Ｌi-1 ／Ｌmax) ・exp[−α・｛（ｋi(t) ／Ｋcr）−１｝2 ] …(5) ここで、αは経験的に与えられるパラメータ（α＝０．
４８）であり、Ｌmax は最大区間長［ｍ］である。When 0 ≦ ki (t) ≦ Kcr (Kcr is a critical density [unit / m], for example, Kcr = 0.08 [unit / m], Ci-1, i (ki (t)) = 1... ( 4) When Kcr <ki (t) Ci-1, i (ki (t)) = (Li-1 / Lmax) exp [-α. {( Ki (t) / Kcr) -1} 2 ] (5) Here, α is a parameter empirically given (α = 0.
48), and Lmax is the maximum section length [m].
【００１１】上記式(2) 及び(3) は、セクションｉ−１
からセクションｉへの流出を考えた場合、下流側セクシ
ョンｉの区間密度ｋi(t)が臨界密度Ｋcr以下であれば、
上流側セクションの交通量がそのまま流出するが、ｋi
(t)がＫcrを越えると、その越えた程度に応じて流出量
が抑えられる事を意味する。Equations (2) and (3) are given by section i-1
If the section density ki (t) of the downstream section i is less than or equal to the critical density Kcr,
Although the traffic of the upstream section flows out as it is, ki
If (t) exceeds Kcr, it means that the amount of outflow can be reduced in accordance with the extent of exceeding Kcr.
【００１２】又、上流側セクションｉ−１の区間長Ｌi-
1 が短いほど、その影響が上流側セクション全体に早く
拡がるので、流出量が抑えられるということである。な
お、区間長は対象道路網中の最大区間長Ｌmax で割る事
によって標準化してある。Further, the section length Li- of the upstream section i-1.
Shorter 1s mean that the effect spreads more quickly throughout the upstream section, thus reducing runoff. The section length is standardized by dividing by the maximum section length Lmax in the target road network.
【００１３】上述の差分方程式を解く場合、Δｔ［ｍｉ
ｎ］は区間長最小値Ｌmin ［ｍ］×１０-3程度とすると
適合度が良くなる事が確かめられている。又、交通密度
〜速度曲線Ｖi （ｋi(t)）については、例えば次式を採
用する。When solving the above difference equation, Δt [mi
It has been confirmed that when [n] is about the minimum value of the section length Lmin [m] × 10 −3 , the adaptability is improved. For the traffic density to speed curve Vi (ki (t)), for example, the following equation is adopted.
【００１４】 ・０≦ｋi(t)≦Ｋcrのとき（Ｋcrは臨界密度［台／ｍ］、 Ｖi （ｋi(t)）＝９１．０・｛１−５・ｋi(t)｝ …(6) ・Ｋcr＜ｋi(t)のとき Ｖi （ｋi(t)）＝１６４．５・exp ｛−１３．８・ｋi(t)｝ …(7) なお、各係数の値は、仮の値であり対象となる道路によって異なる。 (b) セクションｉの下流端にオフランプが接続している
場合 図７のようにセクションｉの下流端にオフランプが接続
している場合には、前述の基本式(1) 〜(3) のうち、式
(3) を次のように変更する。When 0 ≦ ki (t) ≦ Kcr (Kcr is a critical density [unit / m], Vi (ki (t)) = 91.0 · {1-5 · ki (t)} (6) When Kcr <ki (t), Vi (ki (t)) = 164.5 · exp ｛ −13.8 · ki (t)｝ (7) The value of each coefficient is a tentative value. (B) When an off-ramp is connected to the downstream end of section i When an off-ramp is connected to the downstream end of section i as shown in Fig. 7, Equations (1) to (3)
Change (3) as follows.
【００１５】 ＱOUTi,i+1＝Ｐi,i+1 ・Ｃi,i+1 （ｋi+1(t)) ・ｋi(t) ・Ｖi （ｋi(t)）・（1000／60） ＋（１−Ｐi,i+1 ）・ｋi(t) ・Ｖi （ｋi(t)）・（1000／60） …(8) ここでＰi,i+1 はセクションｉからオフランプへ流出せ
ず、セクションｉ＋１へ推移する車両の割合を示してお
り、推移確率と呼ばれる係数である。式(8) の第１項は
セクションｉからセクションｉ＋１への流出交通量［台
／ｍｉｎ］、第２項はセクションｉからオフランプへの
流出を表している。 (c) セクションｉの下流端の本線の分流点の場合 セクションｉの下流端が本線の分流点の場合には、前述
の基本式(1) 〜(3) のうち、式(3) を次のように変更す
る。QOUTi, i + 1 = Pi, i + 1 · Ci, i + 1 (ki + 1 (t)) · ki (t) · Vi (ki (t)) · (1000/60) + (1 −Pi, i + 1) · ki (t) · Vi (ki (t)) · (1000/60) (8) Here, Pi, i + 1 does not flow from section i to the off-ramp, and section i + 1 Indicates the ratio of vehicles that transition to, and is a coefficient called transition probability. The first term of the equation (8) represents the outflow traffic [unit / min] from the section i to the section i + 1, and the second term represents the outflow from the section i to the off-ramp. (c) In the case where the downstream end of section i is the branch point of the main line If the downstream end of section i is the branch point of the main line, equation (3) of the above-mentioned basic equations (1) to (3) is Change as follows.
【００１６】[0016]
【数１】 なお、Ｐi,j はセクションｉからセクションｊへ流出す
る割合を示す推移確率であり(Equation 1) Note that Pi, j is a transition probability indicating the ratio of outflow from section i to section j.
【００１７】[0017]
【数２】 を満足するものとする。 (d) セクションｉの上流端にオンランプが接続している
場合 図８のようにセクションｉの上流端にオンランプが接続
している場合には、前述の基本式(1) 〜(3) のうち、式
(2) を次のように変更する。(Equation 2) Shall be satisfied. (d) When an on-ramp is connected to the upstream end of section i As shown in FIG. 8, when an on-ramp is connected to the upstream end of section i, one of the above-mentioned basic formulas (1) to (3) ,formula
Change (2) as follows.
【００１８】 ＱINi-1,i ＝Ｕr,i (t) ＋Ｃi-1,i （ｋi(t)） ・Ｐi-1,i （ｋi-1(t)・Ｖi-1 （ｋi-1(t)) ・（1000／60） …(10) ここで、Ｕr,i(t)はオンランプｒからセクションｉへの
流入交通量［台／ｍｉｎ］であり、 Ｕr,i (t) ＝（オンランプｒからの需要交通量）・Ｃr,i （ｋi(t)） …（11） (e) セクションｉの上流端が本線の合流点の場合 セクションｉの上流端が本線の合流点の場合には、前述
の基本式(1) 〜(3) のうち、式(2) を次のように変更す
る。QINi-1, i = Ur, i (t) + Ci-1, i (ki (t)) Pi-1, i (ki-1 (t) .Vi-1 (ki-1 (t) ) (1000/60) (10) Here, Ur, i (t) is the inflow traffic volume [vehicle / min] from the on-ramp r to the section i, and Ur, i (t) = (from on-ramp r Demand volume) · Cr, i (ki (t))… (11) (e) When the upstream end of section i is the junction of the main line When the upstream end of section i is the junction of the main line, In the basic expressions (1) to (3), the expression (2) is changed as follows.
【００１９】[0019]
【数３】 (Equation 3)
【００２０】例えば、図９に示すような簡易路線形状に
適用すると、上記状態方程式モデルは、図１０に示す予
測フローに従って予測演算するものとなる。すなわち、
ステップ＃１において定数データを読み込み、ステップ
＃２にて初期時刻ｔ＝ｔo を設定し、次のステップ＃３
において各セクションｉ(= 1〜n)の交通密度の初期値ｋ
i(to) を設定する。For example, when applied to a simplified route shape as shown in FIG. 9, the above-mentioned state equation model performs a prediction operation according to a prediction flow shown in FIG. That is,
In step # 1, constant data is read. In step # 2, an initial time t = to is set.
The initial value k of the traffic density for each section i (= 1 to n)
Set i (to).
【００２１】次にステップ＃４において上記基本式(6)
及び(7) に従って各セクションｉの空間平均速度Ｖｉ
（ｋi(t)) を求め、次のステップ＃５において上記基本
式(4)及び(5) に従って流出係数Ｃi-1, i( ｋi(t)) (i=
2〜n)を求める。Next, in step # 4, the above-mentioned basic equation (6)
And (7) the spatial average velocity Vi of each section i
(Ki (t)) is obtained, and in the next step # 5, the outflow coefficient Ci-1, i (ki (t)) (i =
2 to n).
【００２２】次にステップ＃６において各セクションｉ
にオンランプにより流入する交通量Ｕr,i(t)を求め、次
のステップ＃７において各セクションｉ間の推移確率Ｐ
i-1,i を設定し、次のステップ＃８において流入交通量
ＱINf-i,i 、流出交通量ＱOUTi,i+1(i=1〜n)を求める。Next, in step # 6, each section i
, The traffic volume Ur, i (t) flowing through the on-ramp is calculated, and in the next step # 7, the transition probability P between the sections i is calculated.
i-1, i are set, and in the next step # 8, the inflow traffic QINf-i, i and the outflow traffic QOUTi, i + 1 (i = 1 to n) are obtained.
【００２３】そうして、ステップ＃９において時刻ｔ〜
ｔ＋Δｔ間における交通密度変化量Δｋi(t)(i=1〜n)を
式(1) に従って求め、ステップ＃10において時刻ｔにお
ける途中結果を出力する。Then, at step # 9, time t ~
The traffic density change amount Δki (t) (i = 1 to n) during t + Δt is obtained according to the equation (1), and an intermediate result at time t is output in step # 10.
【００２４】次にステップ＃11において時刻ｔ＋Δｔに
おける交通密度ｋi(t+Δt)を求め、次のステップ＃12に
おいて交通密度 ｋi(t+Δt)＝ｋi(t)＋Δｋi(t) を求める。Next, in step # 11, the traffic density ki (t + Δt) at time t + Δt is determined, and in the next step # 12, the traffic density ki (t + Δt) = ki (t) + Δki (t) is determined.
【００２５】このような状態方程式モデルによる予測演
算を実現するには、図１１に示すようなニューラルネッ
トワークが用いられている。ここで、入力信号Ｕ1(t)〜
Ｕm として各セクションｉの交通密度ｋi(t)を入力し、
時刻ｔにおけるセクションｉの空間平均速度実績値Ｖｉ
(t) を教師信号として入力し、入力層、中間層、出力層
というように一方向にのみ流れてニューラルネットワー
クとしての出力Ｘｉ(t) 、つまりセクションｉの空間平
均速度Ｖｉ(t) を得ている。A neural network as shown in FIG. 11 is used to perform a prediction operation using such a state equation model. Here, the input signal U1 (t)
Enter the traffic density ki (t) of each section i as Um,
Spatial average speed actual value Vi of section i at time t
(t) is input as a teacher signal, flows in only one direction such as an input layer, an intermediate layer, and an output layer to obtain an output Xi (t) as a neural network, that is, a spatial average velocity Vi (t) of section i. ing.
【００２６】[0026]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
状態方程式モデルにおいては、上記式(6) 、(7) に示さ
れる交通密度〜速度特性Ｖi （ｋi(t)）において、下流
側の交通密度ｋi+1(t)の影響を考慮していないために、
このままでは、高速道路に見られる交通渋滞の下流側か
ら上流側への遡上現象が表せない。However, in the conventional state equation model, the traffic density on the downstream side in the traffic density to speed characteristic Vi (ki (t)) shown in the above equations (6) and (7) is used. Because we do not consider the effects of ki + 1 (t),
In this state, the phenomenon of running up from the downstream side to the upstream side of traffic congestion seen on an expressway cannot be exhibited.
【００２７】このため、式(2) 及び(3) などに見られる
セクションｉ−１からセクションｉへの流出量が抑えら
れる働きを持つ流出係数Ｃi-1,i を導入する事により交
通渋滞を表現しようとしているが、この流出係数のモデ
ルを経験的に定めなければならない。For this reason, the traffic congestion is reduced by introducing an outflow coefficient Ci-1, i having a function of suppressing the amount of outflow from section i-1 to section i as seen in equations (2) and (3). As we are trying to express, a model for this runoff coefficient must be determined empirically.
【００２８】そして、これが交通管制システム向けの交
通流予測方法としては充分な精度が得られない主な要因
となっている。又、上記ニューラルネットワークでは、
信号の流れが入力層→中間層→出力層というように一方
向にのみ流れる構成なので、瞬時瞬時の入出力間の写像
関係を表しているに過ぎず、過去の入力信号が現在の出
力信号に影響を及ぼす事はない。This is the main factor that does not provide sufficient accuracy as a traffic flow prediction method for a traffic control system. In the above neural network,
Since the signal flow flows only in one direction, such as the input layer → the middle layer → the output layer, it merely represents the mapping relationship between the input and output at the moment, and the past input signal becomes the current output signal. It has no effect.
【００２９】従って、道路の交通流のように時系列的に
変化する対象を取り扱う際には、ニューラルネットワー
ク自身が時系列を確認できる事が必要となる。そこで、
本発明では、交通密度から車速（空間平均速度）を得る
際に、そのセクションの交通密度のみならず下流側の隣
接セクションの交通密度をも要素として取り入れる事に
より、より高精度に交通流を予測できる交通流予測装置
を提供することを目的とする。Therefore, when dealing with an object that changes in a time series like a traffic flow on a road, it is necessary for the neural network itself to be able to confirm the time series. Therefore,
In the present invention, when the vehicle speed (spatial average speed) is obtained from the traffic density, not only the traffic density of the section but also the traffic density of the adjacent section on the downstream side is taken as an element, so that the traffic flow can be more accurately predicted. It is an object of the present invention to provide a traffic flow prediction device capable of performing the above.
【００３０】[0030]
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、道路
上を複数に分割した各セクションごとに設けられた各車
両感知器と、これら車両感知器の感知データに基づいて
各セクションにおける空間平均速度及び交通密度の各実
績値を求める実績値演算手段と、１つのセクションの交
通密度とこのセクションに対する少なくとも下流側セク
ションの交通密度とに基づいて所定のセクションにおけ
る空間平均速度の予測値を求める混合結合形ニューラル
ネットワークと、実績値演算手段により求められた１つ
のセクションにおける交通密度及び空間平均速度の各実
績値、下流側セクションにおける各交通密度の実績値、
及び混合結合形ニューラルネットワークにより求められ
る空間平均速度の予測値に基づいて混合結合形ニューラ
ルネットワーク内の重み係数の学習を行う学習手段と、
実績値演算手段により求められた交通密度の実績値、及
び混合結合形ニューラルネットワークにより求められた
空間平均速度の予測値に基づいて各セクションにおける
空間平均密度及び交通密度の推移を予測する交通流予測
手段と、を備えて上記目的を達成しようとする交通流予
測装置である。According to the first aspect, each vehicle sensor provided for each section divided into a plurality of sections on the road, and the space in each section based on the sensing data of these vehicle sensors. Actual value calculating means for obtaining actual values of the average speed and the traffic density, and a predicted value of the spatial average speed in a predetermined section based on the traffic density of one section and the traffic density of at least the downstream section with respect to this section. A mixed connection type neural network, actual values of traffic density and spatial average speed in one section obtained by the actual value calculation means, actual values of each traffic density in the downstream section,
Learning means for learning a weight coefficient in the mixed-connection type neural network based on a predicted value of the spatial average velocity obtained by the mixed-connection type neural network, and
Traffic flow prediction for predicting changes in the spatial average density and traffic density in each section based on the actual value of the traffic density obtained by the actual value calculating means and the predicted value of the spatial average speed obtained by the mixed connection type neural network Means for achieving the above object.
【００３１】請求項２によれば、混合結合形ニューラル
ネットワークは、１つのセクションの交通密度とこのセ
クションに対する下流側セクションの交通密度、及び１
つのセクションに対する上流側セクションの交通密度と
に基づいて１つのセクションにおける空間平均速度の予
測値を求める機能を有している。According to claim 2, the mixed-connection neural network comprises a traffic density of one section and a traffic density of a downstream section with respect to this section, and
It has a function of obtaining a predicted value of the spatial average speed in one section based on the traffic density of the upstream section for one section.
【００３２】請求項３によれば、学習手段は、１つのセ
クションにおける空間平均密度及び交通密度の各実績
値、この１つのセクションに対する上流及び下流側セク
ションにおける各交通密度の実績値、及びこれら実績値
を入力したときの混合結合形ニューラルネットワークに
より求められる空間平均速度の予測値に基づいて混合結
合形ニューラルネットワーク内の重み係数の学習を行う
機能を有している。According to the third aspect, the learning means calculates the actual values of the spatial average density and the traffic density in one section, the actual values of the traffic densities in the upstream and downstream sections for this one section, and It has a function of learning a weight coefficient in the mixed-connection type neural network based on a predicted value of the spatial average velocity obtained by the mixed-connection type neural network when a value is input.
【００３３】請求項４によれば、道路上を複数に分割し
た各セクションごとに設けられた各車両感知器と、これ
ら車両感知器の感知データに基づいて各セクションにお
ける交通量、オキュパシン及び空間平均速度の各実績値
を求める実績値演算手段と、これら交通量、オキュパシ
ン及び空間平均速度の各実績値に基づいて指定された各
地点間における走行所要時間の予測値を求める混合結合
形ニューラルネットワークと、実績値演算手段により求
められたセクションにおける交通量、オキュパシン及び
空間平均速度の各実績値、及び混合結合形ニューラルネ
ットワークにより求められる走行所要時間の予測値に基
づいて混合結合型ニューラルネットワーク内の重み係数
の学習を行う学習手段と、を備えて上記目的を達成しよ
うとする交通流予測装置である。請求項５によれば、道
路上を複数に分割した各セクションごとに設けられた各
車両感知器と、 これら車両感知器の感知データに基づい
て前記各セクションにおける空間平均速度及び交通密度
の各実績値を求める実績値演算手段と、 １つのセクショ
ンの交通密度とこのセクションに対する少なくとも下流
側セクションの交通密度とに基づいて前記所定のセクシ
ョンにおける空間平均速度の予測値を求める混合結合形
ニューラルネットワークと、 前記実績値演算手段により
求められた前記１つのセクションにおける交通密度及び
空間平均速度の各実績値、前記下流側セクションにおけ
る各交通密度の実績値、及び前記混合結合形ニューラル
ネットワークにより求められる空間平均速度の予測値に
基づいて前記混合結合形ニューラルネットワーク内の重
み係数の学習を行う学習手段と、 前記実績値演算手段に
より求められた前記交通密度の実績値、前記混合結合形
ニューラルネットワークにより求められた空間平均速度
の予測値、及び前記各セクションに接続されたオンラン
プからの流入交通量予測値に基づいて前記各セクション
における空間平均密度及び交通密度の推移を予測する交
通流予測手段と、 を備えて上記目的を達成しようとする
交通流予測装置である。 According to the fourth aspect, each vehicle sensor provided for each section obtained by dividing the road into a plurality of sections, and the traffic volume, occupin and spatial average in each section based on the sensing data of these vehicle sensors. Actual value calculating means for obtaining each actual value of the speed; and a mixed connection type neural network for obtaining a predicted value of the required travel time between each point designated based on these actual values of the traffic volume, occupancy and spatial average speed. The weights in the mixed-connection type neural network based on the actual values of the traffic volume, occupin and spatial average speed in the section obtained by the actual-value calculating means, and the estimated travel time calculated by the mixed connection type neural network. Learning means for learning the coefficient, and It is a device. According to claim 5, the road
Each section provided for each section divided into multiple sections on the road
A vehicle detector, based on the sensed data of vehicle detectors
Average speed and traffic density in each section
And actual value calculating means for obtaining the respective actual value of one section
Traffic density and at least downstream to this section
Said predetermined section based on the traffic density of the side section
Combined form for estimating the predicted value of the spatial average velocity in the application
Neural network and the actual value calculation means
Traffic density in said one section determined and
The actual value of the spatial average velocity, in the downstream section
The actual value of each traffic density
To the predicted value of the spatial average speed determined by the network
Weight in the mixed-connection type neural network
Learning means for learning only the coefficient and the actual value calculating means.
Actual value of the traffic density obtained from the above, the mixed connection type
Spatial average velocity obtained by neural network
Predicted value and online connected to each section
Each section based on the predicted inflow traffic volume from
To predict changes in spatial average density and traffic density in Japan
To achieve the above object with the flow prediction means
It is a traffic flow prediction device.
【００３４】[0034]
【作用】請求項１によれば、道路上を複数に分割した各
セクションごとに設けられた各車両感知器の感知データ
に基づいて実績値演算手段により各セクションの空間平
均速度及び交通密度の各実績値を求める。According to the first aspect, based on the sensing data of each vehicle sensor provided for each section divided on the road into a plurality of sections, the actual value calculating means calculates the spatial average speed and traffic density of each section. Find the actual value.
【００３５】この後、１つのセクションの交通密度とこ
のセクションに対する下流側セクションの交通密度とに
基づいて混合結合形ニューラルネットワークにより所定
のセクションにおける空間平均速度の予測値を求める。Thereafter, a predicted value of the spatial average velocity in a predetermined section is obtained by a mixed connection type neural network based on the traffic density of one section and the traffic density of the downstream section with respect to this section.
【００３６】そして、上記交通密度の実績値、及び混合
結合形ニューラルネットワークにより求められた空間平
均速度の予測値に基づいて交通流予測手段により各セク
ションにおける空間平均密度及び交通密度の推移を予測
する。Then, based on the actual value of the traffic density and the predicted value of the spatial average speed obtained by the mixed connection type neural network, the traffic flow prediction means predicts the transition of the spatial average density and the traffic density in each section. .
【００３７】この場合、１つのセクションにおける交通
密度及び空間平均速度の各実績値、下流側セクションに
おける各交通密度の実績値、及び混合結合形ニューラル
ネットワークにより求められる空間平均速度の予測値に
基づいて学習手段により混合結合形ニューラルネットワ
ーク内の重み係数の学習が行われる。In this case, based on the actual values of the traffic density and the spatial average speed in one section, the actual values of the traffic densities in the downstream section, and the predicted values of the spatial average speed obtained by the mixed connection type neural network. The learning means learns the weight coefficients in the mixed-connection type neural network.
【００３８】請求項２によれば、混合結合形ニューラル
ネットワークは、１つのセクションの交通密度とこのセ
クションに対する下流側セクションの交通密度とに加え
て１つのセクションに対する上流側セクションの交通密
度に基づいて１つのセクションにおける空間平均速度の
予測値を求める。According to claim 2, the hybrid neural network is based on the traffic density of the upstream section for one section in addition to the traffic density of one section and the traffic density of the downstream section for this section. A predicted value of the spatial average velocity in one section is determined.
【００３９】請求項３によれば、混合結合形ニューラル
ネットワークにおいて上記の如く下流側セクションにお
ける交通密度の実績値を加えて空間平均速度の予測値を
求める場合、学習手段は、下流側セクションの交通密度
の実績値、及び混合結合形ニューラルネットワークによ
り求められる空間平均速度の予測値を加えて混合結合形
ニューラルネットワーク内の重み係数の学習を行う。According to the third aspect, in the case where the predicted value of the spatial average speed is obtained by adding the actual value of the traffic density in the downstream section as described above in the mixed connection type neural network, the learning means includes the traffic of the downstream section. The weighting factor in the mixed-connection type neural network is learned by adding the actual density value and the predicted value of the spatial average velocity obtained by the mixed-connection type neural network.
【００４０】請求項４によれば、道路上を複数に分割し
た各セクションごとに設けられた各車両感知器の感知デ
ータに基づいて実績値演算手段により各セクションにお
ける交通量、オキュパシン及び空間平均速度の各実績値
を求め、これら交通量、オキュパシン及び空間平均速度
の各実績値に基づいて混合結合形ニューラルネットワー
クにより指定された各地点間における走行所要時間の予
測値を求める。According to the fourth aspect, the traffic volume, occupancy and spatial average speed in each section are calculated by the actual value calculating means based on the sensing data of each vehicle sensor provided for each section obtained by dividing the road into a plurality of sections. And a predicted value of the required travel time between the points designated by the mixed connection neural network is calculated based on the actual values of the traffic volume, the occupancy and the spatial average speed.
【００４１】この場合、セクションにおける交通量、オ
キュパシン及び空間平均速度の各実績値、及び混合結合
形ニューラルネットワークにより求められる走行所要時
間の予測値に基づいて学習手段により混合結合型ニュー
ラルネットワーク内の重み係数の学習が行われる。請求
項５によれば、道路上を複数に分割した各セクションご
とに設けられた各車両感知器の感知データに基づいて実
績値演算手段により各セクションの空間平均速度及び交
通密度の各実績値を求める。 この後、１つのセクション
の交通密度とこのセクションに対する下流側セクション
の交通密度とに基づいて混合結合形ニューラルネットワ
ークにより所定のセクションにおける空間平均速度の予
測値を求める。 そして、上記交通密度の実績値、混合結
合形ニューラルネットワークにより求められた空間平均
速度の予測値、及び前記各セクションに接続されたオン
ランプからの流入交通量予測値に基づいて交通流予測手
段により各セクションにおける空間平均密度及び交通密
度の推移を予測する。 In this case, the learning means calculates the weights in the mixed-connection type neural network based on the actual values of the traffic volume, the occupancy and the spatial average speed in the section, and the predicted value of the travel time required by the mixed-connection type neural network. Learning of coefficients is performed. Claim
According to item 5, each section of the road divided into multiple sections
Based on the sensing data of each vehicle sensor
The average value of the spatial speed of each section and the
Calculate the actual values of communication density. After this, one section
Traffic density and downstream section for this section
Neural Network Based on Traffic Density
To estimate the spatial average velocity in a given section
Find the measured value. And the actual value of traffic density
Spatial averaging determined by a combined neural network.
Estimated speed and on connected to each section
Traffic flow predictor based on the predicted value of the inflow traffic from the ramp
The steps allow the spatial average density and traffic density in each section
Predict the transition of degrees.
【００４２】[0042]
(1) 以下に、本発明の第１の実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例を示す機能構成ブロック図で
ある。車両感知器１は道路上の各セクションｉに設置さ
れている。又、図示しないが高速道路の各オンランプに
は、その流入交通量を検出するためにトラフィックカウ
ンタが設けられている。(1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention. The vehicle detector 1 is installed in each section i on the road. Although not shown, each on-ramp of the expressway is provided with a traffic counter for detecting the inflow traffic volume.
【００４３】交通量演算手段２は、車両感知器１の出力
をもとに、各セクションｉの交通量［台／ｍｉｎ］を求
める機能を有するものであり、オキュパンシ演算手段３
は各セクションｉのオキュパンシ［％］、つまり通行車
両が車両感知器１を占有している時間的な割合を演算し
て求める機能を有している。The traffic volume calculating means 2 has a function of calculating the traffic volume [vehicles / min] of each section i based on the output of the vehicle sensor 1, and the occupancy calculating means 3
Has a function of calculating and calculating the occupancy [%] of each section i, that is, the ratio of the time when the passing vehicle occupies the vehicle sensor 1.
【００４４】空間平均速度演算手段４は、 （空間平均速度［ｋｍ／ｈ］） ＝{(平均車長 [m/台])×（交通量 [台/min])} ／{(オキュパンシ[%])/100[%]} × 60[min/h]／1000[m/km] …(13) に従って、各セクションの空間平均速度［ｋｍ／ｈ］を
演算する機能を有している。The spatial average speed calculation means 4 calculates (spatial average speed [km / h]) = {(average vehicle length [m / vehicle]) × (traffic volume [vehicle / min])} / {(occupancy [% ]) / 100 [%]} × 60 [min / h] / 1000 [m / km] (13) has a function of calculating the spatial average speed [km / h] of each section.
【００４５】交通密度演算手段５は、 （交通密度［台／ｍ］） ＝{(オキュパンシ[%])/100[%]}／（平均車長［m/台］） …(14) に従って、各セクションの交通密度［台／ｍ］が演算さ
れる。The traffic density calculating means 5 calculates (traffic density [vehicle / m]) = {(occupancy [%]) / 100 [%]} / (average vehicle length [m / vehicle]) according to (14) The traffic density [vehicles / m] of each section is calculated.
【００４６】交通流予測手段６は、式(14)で得られたか
各セクションの交通密度ｋi(t)［台／ｍ］を初期条件と
して、今後の各セクションｉ（ｉ＝１〜ｎ）における空
間平均速度Ｖi ［ｋｍ／ｈ］の推移、 Ｖi(t)，Ｖi(t+Δt)，Ｖi(t+2 ・Δt)，… 及び、交通密度ｋi の推定、（ｉ＝１〜ｎ） ｋi(t+Δt)，Ｋi (t+2・Δt)，ｋi (t+3・Δt)，… を予測する機能を有している。The traffic flow estimating means 6 sets the traffic density ki (t) [vehicle / m] of each section obtained by the equation (14) as an initial condition and sets the traffic density in each future section i (i = 1 to n). Estimation of transition of spatial average speed Vi [km / h], Vi (t), Vi (t + Δt), Vi (t + 2 · Δt),... And estimation of traffic density ki, (i = 1 to n) ki It has a function of predicting (t + Δt), Ki (t + 2 · Δt), ki (t + 3 · Δt),.
【００４７】ところで、図２は交通流予測手段６の内部
で行われる演算処理フローャートを表している。このう
ち、図３は図２の太線部の演算で用いる混合結合形ニュ
ーラルネットワーク７の構造を示している。この混合結
合形ニューラルネットワーク７は、入力信号として、 Ｕ1 ＝セクションｉの交通密度ｋi(t) Ｕ2 ＝セクションｉの下流側セクションｉ＋１の交通密
度ｋi+1(t) を採用し、混合結合形ニューラルネットワークの出力信
号として、 Ｘ1 ＝セクションｉの空間平均速度Ｖi(t) を得る機能を有している。FIG. 2 shows an arithmetic processing flow chart performed inside the traffic flow prediction means 6. FIG. 3 shows the structure of the mixed connection type neural network 7 used in the calculation of the thick line portion in FIG. This mixed connection type neural network 7 adopts, as an input signal, U 1 = traffic density ki (t) of section i, U 2 = traffic density ki + 1 (t) of downstream section i + 1 of section i, and It has a function of obtaining X 1 = the spatial average velocity Vi (t) of section i as the output signal of the neural network.
【００４８】つまり、混合結合形ニューラルネットワー
ク７は、セクションｉの交通密度とこのセクションｉに
対する下流側セクションｉ−１の交通密度とに基づいて
セクションｉにおける空間平均速度の予測値を求める機
能を有している。That is, the mixed connection type neural network 7 has a function of obtaining a predicted value of the spatial average speed in the section i based on the traffic density of the section i and the traffic density of the downstream section i-1 with respect to the section i. are doing.
【００４９】この混合結合形ニューラルネットワーク７
は、中間層の各素子間が相互に結合されている。つまり
ある中間層素子の１ステップ前の値が、自分自身あるい
は他の中間素子の入力側にフィードバックされている。
このことにより、ニューラルネットワーク自身が動特性
を有する事になり、時系列的な変化を認識できるものと
なる。This mixed connection type neural network 7
Are connected to each other in the intermediate layer. That is, the value of one intermediate layer element one step before is fed back to itself or the input side of another intermediate element.
As a result, the neural network itself has dynamic characteristics, and can recognize a time-series change.
【００５０】なお、混合結合形ニューラルネットワーク
７の名称は、この構造が階層形ニューラルネットワーク
と相互結合形ニューラルネットワークとの混合結合とな
っているところにある。The name of the mixed-connection type neural network 7 is that this structure is a mixed connection of the hierarchical neural network and the mutual connection type neural network.
【００５１】このような混合結合形ニューラルネットワ
ーク７内の結合重み係数の学習方法は、次のようにして
導かれる。先ず、混合結合形ニューラルネットワーク７
の説明における主な変数を下記のように定義する。The method of learning the connection weight coefficient in the mixed connection type neural network 7 is derived as follows. First, the mixed connection type neural network 7
The main variables in the description are defined as follows.
【００５２】ｔ：時間 ｍ：入力層の素子数 ｓ：中間層の素子数 ｎ：出力層の素子数 Ｕi(t)：入力層第ｉ素子への入力（ｉ＝１〜ｍ） Ｉi(t)：入力層第ｉ素子からの出力（ｉ＝１〜ｍ） ＮetHj(t) ：中間層第ｊ素子のへの入力（ｊ＝１〜ｓ） Ｈj(t)：中間層第ｊ素子からの出力（ｊ＝１〜ｓ） NetOi(t)：出力層第ｉ層への入力（ｉ＝１〜ｎ） Ｘi(t)：出力層第ｉ層からの出力（ｉ＝１〜ｎ） ａjk：入力層第ｋ素子出力端から中間層第ｊ素子入力端
への結合重み係数 ｂkj：中間層第ｒ素子出力端から中間層第ｊ素子入力端
への結合重み係数（ｂjrはリカレントループの結合重み
を表す。） ｃij：中間層第ｊ素子出力端から出力層第ｉ素子入力端
への結合重み係数 ｆH(・）：中間層における入出力変換関数 ｆO(・）：出力層における入出力変換関数 Ｅ：誤差評価関数 Ｖi(t)：出力層第ｉ素子からの出力に対する教師信号 Δａik：重み係数ａjkの修正量 Δｂjr：重み係数ｂirの修正量 Δｃij：重み係数ｃikの修正量 ε：重み係数学習パラメータ α：重み係数学習パラメータ δpj：クロネッカのデルタ 以上の変数定義のもとに、混合結合形ニューラルネット
ワーク７における各層の入出力は次のようになる。 (a) 入力層への入力：Ｕi(t) （ｉ＝１〜ｍ） (b) 入力層からの出力：Ｉi(t)＝Ｕi(t) （ｉ＝１〜
ｍ） (c) 中間層への入力：ＮetHj(t) （ｊ＝１〜ｓ） 中間層からの出力：Ｈj(t) （ｊ＝１〜ｓ） ただし、T: time m: number of elements in the input layer s: number of elements in the intermediate layer n: number of elements in the output layer Ui (t): input to the ith element in the input layer (i = 1 to m) Ii (t) ): Output from the ith element in the input layer (i = 1 to m) NetHj (t): Input to the jth element in the middle layer (j = 1 to s) Hj (t): From the jth element in the middle layer Output (j = 1 to s) NetOi (t): Input to output layer i-th layer (i = 1 to n) Xi (t): Output from output layer i-th layer (i = 1 to n) ajk: Coupling weight coefficient bkj from the k-th element output end of the input layer to the j-th element input end of the intermediate layer bkj: coupling weight coefficient from the r-th element output end of the intermediate layer to the j-th element input end of the intermediate layer (bjr is the coupling weight of the recurrent loop) Cij: Coupling weight coefficient from the output end of the j-th element in the intermediate layer to the input end of the i-th element in the output layer fH (•): Input / output conversion function in the intermediate layer fO (•): Input / output conversion function in the output layer E: Difference evaluation function Vi (t): Teacher signal for output from the i-th element in the output layer Δaik: Correction amount of weight coefficient ajk Δbjr: Correction amount of weight coefficient bir Δcij: Correction amount of weight coefficient cik ε: Weight coefficient learning parameter α : Weighting coefficient learning parameter δpj: Kronecker delta Based on the above variable definitions, the input and output of each layer in the mixed connection type neural network 7 are as follows. (a) Input to input layer: Ui (t) (i = 1 to m) (b) Output from input layer: Ii (t) = Ui (t) (i = 1 to
m) (c) Input to the hidden layer: NetHj (t) (j = 1 to s) Output from the hidden layer: Hj (t) (j = 1 to s)
【００５３】[0053]
【数４】 (Equation 4)
【００５４】ａjk：入力層第ｋ素子出力端から中間層第
ｊ素子入力端への結合重み係数 ｂjr：中間層第ｒ素子出力端から中間層第ｊ素子入力端
への結合重み係数（ｂjrはリカレントループの結合重み
を表す。） (d) 出力層への入力：ＮetOi(t) （ｉ＝１〜ｎ）Ajk: Coupling weight coefficient from the kth element output terminal of the input layer to the jth element input terminal of the intermediate layer bjr: Coupling weight coefficient from the rth element output terminal of the intermediate layer to the jth element input terminal of the intermediate layer (bjr is (D represents the connection weight of the recurrent loop.) (D) Input to the output layer: NetOi (t) (i = 1 to n)
【００５５】[0055]
【数５】 ｃij：中間層第ｊ素子出力端から出力層第ｉ素子入力端
への結合重み係数 (e) 出力層からの出力：Ｘi(t) （ｉ＝１〜ｎ）(Equation 5) cij: Coupling weight coefficient from the output terminal of the j-th element in the intermediate layer to the input terminal of the i-th element in the output layer (e) Output from the output layer: Xi (t) (i = 1 to n)
【００５６】[0056]
【数６】 ここで、結合重み係数の学習の基準となる誤差評価関数
Ｅを(Equation 6) Here, an error evaluation function E as a reference for learning the connection weight coefficient is
【００５７】[0057]
【数７】 とすると、結合重み係数学習の基本式は、 ａpq(t+ Δt)＝ａpt(t) ＋Δａpt(t) …（Ｘ．６） ｂpq(t+ Δt)＝ｂpt(t) ＋Δｂpt(t) …（Ｘ．７） ｃpq(t+ Δt)＝ｃpt(t) ＋Δｃpt(t) …（Ｘ．８） となる。上式中の各重み係数修正量は、(Equation 7) Then, the basic formula of the connection weight coefficient learning is as follows: apq (t + Δt) = apt (t) + Δapt (t) (X.6) bpq (t + Δt) = bpt (t) + Δbpt (t) (X. 7) cpq (t + Δt) = cpt (t) + Δcpt (t) (X.8) Each weight coefficient correction amount in the above equation is
【００５８】[0058]
【数８】 (Equation 8)
【００５９】なお、各式の第２項は、収束の安定化を図
るための項である。通常、ε＝０．１，α＝０．９に設
定する場合が多い。で与えられる。上式を実際に計算す
る際には、誤差評価関数Ｅの重み係数ｃpq，ｂpq，ａpq
に関する勾配The second term in each equation is for stabilizing convergence. Usually, ε = 0.1 and α = 0.9 are often set. Given by When actually calculating the above equation, the weight coefficients cpq, bpq, apq of the error evaluation function E
Gradient with respect to
【００６０】[0060]
【数９】 が必要となるが、これは次のようにして導出される。(Equation 9) Which is derived as follows.
【００６１】[0061]
【数１０】 次に(Equation 10) next
【００６２】[0062]
【数１１】 このうち、[Equation 11] this house,
【００６３】[0063]
【数１２】 を考慮すると、(Equation 12) Considering
【００６４】[0064]
【数１３】 となる。なお、δpjはクロネッカのデルタを示してい
る。(Equation 13) Becomes Note that δpj indicates Kronecker's delta.
【００６５】[0065]
【数１４】 をｂpqで偏微分すると、Ｈr(t-Δt)自身もｂpqの関数で
あるため、偏微分の第１項としては、[Equation 14] Is partially differentiated by bpq, since Hr (t−Δt) itself is also a function of bpq, the first term of the partial differentiation is
【００６６】[0066]
【数１５】 が導出される。また、偏微分の第２項は、(Equation 15) Is derived. The second term of the partial derivative is
【００６７】[0067]
【数１６】 (Equation 16)
【００６８】なおｊ＝ｐ以外のとき、上式は０となる。
また、ｊ＝ｐであっても、ｒ＝ｑ以外のとき、上式は０
となる。次にWhen j is not j = p, the above equation becomes 0.
Also, even if j = p, when r = q, the above equation is 0.
Becomes next
【００６９】[0069]
【数１７】 このうち、[Equation 17] this house,
【００７０】[0070]
【数１８】 を考慮すると、(Equation 18) Considering
【００７１】[0071]
【数１９】 となる。[Equation 19] Becomes
【００７２】以上説明した混合構造形ニューラルネット
ワーク７の結合重み係数の学習方法を混合結合形ニュー
ラルネットワーク７の出力値演算を含めて整理すると以
下のようなステップになる。 ［ステップ０］時間ｔにおける演算開始。 ［ステップ１］入力層の出力を演算する。When the learning method of the connection weight coefficient of the mixed structure type neural network 7 described above is arranged including the operation of the output value of the mixed connection type neural network 7, the following steps are performed. [Step 0] Start calculation at time t. [Step 1] The output of the input layer is calculated.
【００７３】Ｉi(t)＝Ｕi(t) （ｉ＝１〜ｍ） ［ステップ２］中間層への入力を演算する。Ii (t) = Ui (t) (i = 1 to m) [Step 2] The input to the intermediate layer is calculated.
【００７４】[0074]
【数２０】 ［ステップ３］中間層からの出力を演算する。(Equation 20) [Step 3] The output from the intermediate layer is calculated.
【００７５】 Ｈj(t)＝ｆH(ＮetHj(t) ） （ｊ＝１〜ｓ） ［ステップ４］出力層への入力を演算する。Hj (t) = fH (NetHj (t)) (j = 1 to s) [Step 4] The input to the output layer is calculated.
【００７６】[0076]
【数２１】 ［ステップ５］出力層からの出力を演算する。(Equation 21) [Step 5] The output from the output layer is calculated.
【００７７】 Ｘi(t)＝ｆO(ＮetOi(t) ） （ｉ＝１〜ｎ） ［ステップ６］学習を行うときは、［ステップ７］へ。Xi (t) = fo (NetOi (t)) (i = 1 to n) [Step 6] To perform learning, go to [Step 7].
【００７８】学習を行わないときは、時間ｔにおける演
算終了（リターン）。 ［ステップ７］誤差評価関数Ｅの出力に関する勾配を演
算する。When the learning is not performed, the calculation at the time t ends (return). [Step 7] The gradient relating to the output of the error evaluation function E is calculated.
【００７９】[0079]
【数２２】 ［ステップ８］(Equation 22) [Step 8]
【００８０】[0080]
【数２３】 ［ステップ９］重み係数ｃpqの修正量Δｃpqを求める。(Equation 23) [Step 9] A correction amount Δcpq of the weight coefficient cpq is obtained.
【００８１】[0081]
【数２４】 ［ステップ１０］(Equation 24) [Step 10]
【００８２】[0082]
【数２５】 ［ステップ１１］(Equation 25) [Step 11]
【００８３】[0083]
【数２６】 ［ステップ１２］重み係数ｂpqの修正量Δｂpqを求め
る。(Equation 26) [Step 12] A correction amount Δbpq of the weight coefficient bpq is obtained.
【００８４】[0084]
【数２７】 [Equation 27]
【００８５】ただし、 Δｂpq(0) ＝０ （ｐ＝１〜ｓ，ｑ＝１〜ｓ） とする。 ［ステップ１３］Here, Δbpq (0) = 0 (p = 1 to s, q = 1 to s). [Step 13]
【００８６】[0086]
【数２８】 ［ステップ１４］[Equation 28] [Step 14]
【００８７】[0087]
【数２９】 ［ステップ１５］重み係数ａpqの修正量Δａpqを求め
る。(Equation 29) [Step 15] The correction amount Δapq of the weight coefficient apq is obtained.
【００８８】[0088]
【数３０】 ［ステップ１６］重み係数ｃpqの更新を行う。[Equation 30] [Step 16] The weight coefficient cpq is updated.
【００８９】ｃpq (t+Δt)＝ｃpq(t) ＋Δｃpq(t) （ｐ
＝１〜ｎ，ｑ＝１〜ｓ） ［ステップ１７］重み係数ｂpqの更新を行う。Cpq (t + Δt) = cpq (t) + Δcpq (t) (p
= 1 to n, q = 1 to s) [Step 17] The weight coefficient bpq is updated.
【００９０】ｂpq (t+Δt)＝ｂpq(t) ＋Δｂpq(t) （ｐ
＝１〜ｓ，ｑ＝１〜ｓ） ［ステップ１８］重み係数ａpqの更新を行う。Bpq (t + Δt) = bpq (t) + Δbpq (t) (p
= 1 to s, q = 1 to s) [Step 18] The weight coefficient apq is updated.
【００９１】ａpq (t+Δt)＝ａpq(t) ＋Δａpq(t) （ｐ
＝１〜ｓ，ｑ＝１〜ｓ） ［ステップ１９］時間ｔにおける演算終了（リター
ン）。Apq (t + Δt) = apq (t) + Δapq (t) (p
= 1 to s, q = 1 to s) [Step 19] Completion of calculation at time t (return).
【００９２】以上、混合結合形ニューラルネットワーク
７について結合重み係数の学習方法である。そして、こ
の混合結合形ニューラルネットワーク学習手段８では、 Ｕ1 ＝交通密度演算手段５の出力として得られるある時
刻ｔにおけるセクションｉの交通密度実績値 Ｕ2 ＝交通密度演算手段５の出力として得られるある時
刻ｔにおけるセクションｉ＋１の交通密度実績値 Ｘ1 ＝式（１８），（１９）式のＵ1 ，Ｕ2 をニューラ
ルネットワークの入力信号としたときのニューラルネッ
トワーク出力 Ｖ1 ＝空間平均速度演算手段４の出力として得られるあ
る時刻ｔにおけるセクションｉの空間平均速度実績値 を一組の学習用データ（Ｖ1 がＸ1 に対する教師信号と
なる）とし、前述の［ステップ７］〜［ステップ１８］
に従って、混合結合形ニューラルネットワーク７内の重
み係数の学習を行なう機能を有している。つまり各セク
ション毎、各時刻毎に上記式(18)〜(21)の学習用データ
の組を作成し、学習を行うものとなっている。The learning method of the connection weight coefficient for the mixed connection type neural network 7 has been described above. In the mixed connection type neural network learning means 8, U 1 = the actual traffic density value of section i at a certain time t obtained as the output of the traffic density calculating means 5 U 2 = the output of the traffic density calculating means 5 Actual traffic density value of section i + 1 at a certain time t X 1 = Neural network output when U 1 and U 2 in equations (18) and (19) are input signals of the neural network V 1 = spatial average velocity calculating means the spatial average actual speed of the section i at time t obtained as an output of 4 to a set of learning data (V 1 becomes a teacher signal for the X 1), the above-mentioned step 7] to [step 18]
Has the function of learning the weighting coefficient in the mixed connection type neural network 7 in accordance with That is, a set of learning data of the above equations (18) to (21) is created for each section and each time, and learning is performed.
【００９３】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。車両感知器１の出力をもとに、交通量演
算手段２は各セクションの交通量［台／ｍｉｎ］を求
め、オキュパンシ演算手段３は各セクションのオキュパ
ンシ［％］が演算し求める。これらの演算結果をもと
に、空間平均速度演算手段４は、上記式(13)を演算し
て、各セクションの空間平均速度［ｋｍ／ｈ］を求め
る。Next, the operation of the device configured as described above will be described. Based on the output of the vehicle sensor 1, the traffic volume calculation means 2 calculates the traffic volume [vehicles / min] of each section, and the occupancy calculation means 3 calculates and calculates the occupancy [%] of each section. Based on these calculation results, the spatial average speed calculating means 4 calculates the above equation (13) to obtain the spatial average speed [km / h] of each section.
【００９４】又、交通密度演算手段５は、上記式(14)を
演算して、各セクションの交通密度［台／ｍ］を求め
る。そして、交通流予測手段６は、式(14)で得られた各
セクションの交通密度ｋi(t)［台／ｍ］を初期条件とし
て、今後の各セクションｉ（ｉ＝１〜ｎ）における空間
平均速度Ｖi ［ｋｍ／ｈ］の推移、 Ｖi(t)，Ｖi(t+Δt)，Ｖi(t+2 ・Δt)，… （ｉ＝１〜ｎ） 及び、交通密度ｋi の推移、 ｋi(t+Δt)，Ｋi (t+2・Δt)，ｋi(t+3 ・Δt)，… （ｉ＝１〜ｎ） を予測する。The traffic density calculating means 5 calculates the above formula (14) to obtain the traffic density [vehicle / m] of each section. Then, the traffic flow predicting means 6 sets the traffic density ki (t) [vehicle / m] of each section obtained by the equation (14) as an initial condition, and sets the space in each future section i (i = 1 to n). Transition of average speed Vi [km / h], Vi (t), Vi (t + Δt), Vi (t + 2 · Δt),... (I = 1 to n) and transition of traffic density ki, ki ( t + Δt), Ki (t + 2 · Δt), ki (t + 3 · Δt),... (i = 1 to n).
【００９５】図２はこの交通流予測手段６の内部で行わ
れる演算フローチャートを示している。すなわち、ステ
ップ＃20において定数データを読み込み、ステップ＃21
にて初期時刻を設定（τ＝現在時刻ｔ）し、次のステッ
プ＃22において交通密度演算手段５の演算結果による各
セクションｉ(= 1〜n)の交通密度の現在値ｋi(τ) を設
定する。FIG. 2 is a flowchart showing the operation performed inside the traffic flow predicting means 6. That is, in step # 20, constant data is read, and in step # 21
, An initial time is set (τ = current time t). In the next step # 22, the current value ki (τ) of the traffic density of each section i (= 1 to n) based on the calculation result of the traffic density calculating means 5 is calculated. Set.
【００９６】次にステップ＃23において混合結合形ニュ
ーラルネットワーク７により各セクションｉの空間平均
速度Ｖｉ（τ) （ｉ＝１〜ｎ）を求める。すなわち、混
合結合形ニューラルネットワーク７は、入力信号とし
て、 Ｕ1 ＝セクションｉの交通密度ｋi(t) Ｕ2 ＝セクションｉの下流側セクションｉ＋１の交通密
度ｋi+1(t) を採用し、上記式（Ｘ．１）〜（Ｘ．４Ｄ）を演算して
出力信号として、 Ｘ1 ＝セクションｉの空間平均速度Ｖi(t) を得る。Next, in step # 23, the spatial average velocity Vi (τ) (i = 1 to n) of each section i is obtained by the mixed connection type neural network 7. That is, the mixed connection type neural network 7 adopts, as an input signal, U 1 = traffic density ki (t) of section i, U 2 = traffic density ki + 1 (t) of downstream section i + 1 of section i. By calculating the expressions (X.1) to (X.4D), X 1 = the spatial average velocity Vi (t) of the section i is obtained as an output signal.
【００９７】次にステップ＃24において各セクションｉ
にオンランプより流入する交通量Ｕr, i（τ) を求め、
次のステップ＃25において各セクションｉ間の推移確率
Ｐi-1,i を設定する。Next, in step # 24, each section i
The traffic flow Ur, i (τ) flowing from the on-ramp into
In the next step # 25, transition probabilities Pi-1, i between sections i are set.
【００９８】次にステップ＃26において流入交通量ＱIN
i-1,i 、流出交通量ＱOUTi,i+1(i=1〜n)を求める。そう
して、ステップ＃27において時刻τ〜τ＋Δｔ間におけ
る交通密度変化量Δｋi(τ)(i= 1〜n)を求め、ステップ
＃28において時刻τにおける途中結果を出力する。Next, at step # 26, the inflow traffic volume QIN
i-1, i and outflow traffic volume QOUTi, i + 1 (i = 1 to n) are obtained. Then, in step # 27, the traffic density change amount Δki (τ) (i = 1 to n) between times τ to τ + Δt is obtained, and in step # 28, an intermediate result at time τ is output.
【００９９】次にステップ＃29において時刻τ＋Δτに
おける交通密度ｋi(τ＋Δt)を求め、次のステップ＃30
において交通密度 ｋi(τ＋Δt)＝ｋi(τ) ＋Δｋi(τ) を求める。Next, at step # 29, the traffic density ki (τ + Δt) at time τ + Δτ is determined, and at the next step # 30
, The traffic density ki (τ + Δt) = ki (τ) + Δki (τ) is obtained.
【０１００】又、混合結合形ニューラルネットワーク学
習手段８は、 Ｕ1 ＝交通密度演算手段５の出力として得られるある時
刻ｔにおけるセクションｉの交通密度実績値 Ｕ2 ＝交通密度演算手段５の出力として得られるある時
刻ｔにおけるセクションｉ＋１の交通密度実績値 Ｘ1 ＝上記のＵ1 ，Ｕ2 をニューラルネットワークの入
力信号としたときのニューラルネットワーク出力 Ｖ1 ＝空間平均速度演算手段４の出力として得られるあ
る時刻ｔにおけるセクションｉの空間平均速度実績値 を一組の学習用データ（Ｖ1 がＸ1 に対する教師信号と
なる）とし、前述の［ステップ７］〜［ステップ１８］
に従って、混合結合形ニューラルネットワーク内の重み
係数を学習する。Further, the mixed connection type neural network learning means 8 calculates U 1 = the actual traffic density value of section i at a certain time t obtained as the output of the traffic density calculating means 5 U 2 = the output of the traffic density calculating means 5 Obtained actual traffic density value of section i + 1 at a given time t X 1 = Neural network output when the above U 1 and U 2 are input signals of the neural network V 1 = Obtained as output of spatial average speed calculating means 4 The actual spatial average speed of section i at a certain time t is set as a set of learning data (V 1 is a teacher signal for X 1 ), and the above-mentioned [Step 7] to [Step 18]
, The weight coefficient in the mixed connection type neural network is learned.
【０１０１】このように上記第１の実施例によれば、あ
るセクションの空間平均速度（車速）を予測する際に、
当該セクションの交通密度と当該セクション下流側の交
通密度との両者を考慮して予測しているので、従来経験
的に定めていたセクション間の流出係数といった考え方
が不要となり、予測精度が向上する。As described above, according to the first embodiment, when estimating the spatial average speed (vehicle speed) of a certain section,
Since the prediction is performed in consideration of both the traffic density of the section and the traffic density on the downstream side of the section, the concept of the outflow coefficient between sections, which has been empirically determined, becomes unnecessary, and the prediction accuracy is improved.
【０１０２】又、この予測を行う際に、混合結合形ニュ
ーラルネットワーク７を使用したモデルを用いているの
で、実際に計測されるデータを用いて、逐次学習を行っ
ていくことにより、継続的にモデル精度の向上を図る事
が出来る。Since the model using the mixed connection type neural network 7 is used in making this prediction, the learning is continuously performed by using the actually measured data, so that it can be continuously performed. Model accuracy can be improved.
【０１０３】又、ニューラルネットワークの構造とし
て、混合結合形ニューラルネットワーク７を用いている
ので、ニューラルネットワーク自身が時系列データを認
識でき、交通流のような時系列変化を伴う対象プロセス
の予測を高精度で行う事が出来る。Further, since the mixed connection type neural network 7 is used as the structure of the neural network, the neural network itself can recognize the time series data, and the prediction of the target process with the time series change such as traffic flow can be improved. It can be done with precision.
【０１０４】さらに、空間平均速度（車速）の予測精度
を向上するので、渋滞長（ある定められた時速以下で走
行せざるを得ない領域の長さ）の予測精度が向上し、そ
のうえ、ある地点からある地点までの走行所要時間（旅
行時間）の予測精度が向上する。 (2) 次に本発明の第２の実施例について説明する。Further, since the prediction accuracy of the spatial average speed (vehicle speed) is improved, the prediction accuracy of the congestion length (the length of a region in which the vehicle must run at a certain speed or less) is improved. The prediction accuracy of the travel time (travel time) from a point to a certain point is improved. (2) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【０１０５】上記第１の実施例では、あるセクションの
空間平均速度（車速）を予測する際に、当該セクション
の交通密度と当該セクション下流側の交通密度との両者
を考慮しているが、当該セクション上流側の交通密度を
取り入れてもよい。In the first embodiment, when estimating the spatial average speed (vehicle speed) of a section, both the traffic density of the section and the traffic density of the section downstream are considered. The traffic density on the upstream side of the section may be adopted.
【０１０６】この場合には、あるセクションｉの空間平
均速度Ｖi(t)を混合結合形ニューラルネットワーク７に
より求める際、その入力信号として、 Ｕ１＝セクションｉの交通密度ｋi(t) Ｕ２＝セクションｉの下流側セクションｉ＋１の交通密
度ｋi+1(t)Ｕ ３ ＝セクションｉの上流側セクションｉ−１の交通密
度ｋi-1(t) を採用し、上記式（Ｘ．１）〜（Ｘ．５）を演算してニ
ューラルネットワークの出力信号として、 Ｘ１＝セクションｉの空間平均速度Ｖi(t) を得る機能を有するものとなる。In this case, when the spatial average velocity Vi (t) of a certain section i is obtained by the mixed-connection type neural network 7, the input signal is: U 1 = traffic density ki (t) U 2 = The traffic density ki + 1 (t) U 3 of the downstream section i + 1 of the section i U 3 = the traffic density of the upstream section i-1 of the section i
Adopted degrees ki-1 (t), as the output signal of the neural network by calculating the above formula (X.1) ~ (X.5), obtaining a spatial average velocity Vi of X 1 = section i (t) It has a function.
【０１０７】一方、ニューラルネットワーク学習手段８
は、 Ｕ1 ＝交通密度演算手段５の出力として得られるある時
刻ｔにおけるセクションｉの交通密度実績値 Ｕ2 ＝交通密度演算手段５の出力として得られるある時
刻ｔにおけるセクションｉ＋１の交通密度実績値 Ｕ3 ＝交通密度演算手段５の出力として得られるある時
刻ｔにおけるセクションｉ−１の交通密度実績値 Ｘ1 ＝Ｕ1 ，Ｕ2 ，Ｕ3 をニューラルネットワークの入
力信号としたときのニューラルネットワーク出力 Ｖ1 ＝図１の空間平均速度演算手段４の出力として得ら
れるある時刻ｔにおけるセクションｉの空間平均速度実
績値 を一組の学習用データ（Ｖ1 がＸ1 に対する教師信号と
なる）とし、前述の式（Ｘ．９）〜（Ｘ．１４）に従っ
て、ニューラルネットワーク内の重み係数の学習を行う
機能を有するものとなる。なお、各セクション毎に、各
時刻毎に上述の式(18)〜(21)の学習用データの組を作成
し、学習を行うものである。On the other hand, the neural network learning means 8
U 1 = Actual traffic density value of section i at a certain time t obtained as an output of traffic density calculating means 5 U 2 = Actual traffic density value of a section i + 1 at a certain time t obtained as an output of traffic density calculating means 5 U 3 = Actual traffic density value of section i-1 at a certain time t obtained as an output of the traffic density calculating means 5 X 1 = Neural network output when U 1 , U 2 , U 3 are input signals of the neural network V 1 = the actual value of the spatial average speed of section i at a certain time t obtained as an output of the spatial average speed calculating means 4 in FIG. 1 is a set of learning data (V 1 is a teacher signal for X 1 ) According to the above equations (X.9) to (X.14), a function of learning a weight coefficient in the neural network is provided. Note that, for each section, a set of learning data of the above-described equations (18) to (21) is created at each time and learning is performed.
【０１０８】このように上記第２の実施例によれば、上
記第１の実施例と同様の効果を奏することができる。 (3) 次に本発明の第３の実施例について説明する。As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. (3) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
【０１０９】図４は交通流予測装置の構成図である。な
お、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説
明は省略する。混合結合形ニューラルネットワーク１０
は、交通量、オキュパシン及び空間平均速度の各実績値
に基いて指定された各地点間における走行所要時間の予
測値を求める機能を有している。FIG. 4 is a block diagram of the traffic flow prediction device. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Mixed connection type neural network 10
Has a function of calculating a predicted value of the required travel time between the designated points based on the actual values of the traffic volume, occupancy, and spatial average speed.
【０１１０】又、混合結合形ニューラルネットワーク学
習手段１１は、高速道路上に主要ポイントにおける交通
量、オキュパシン及び空間平均速度の各実績値、及び混
合結合形ニューラルネットワーク１０により求められる
走行所要時間の予測値に基づいて混合結合形ニューラル
ネットワーク１０内の重み係数の学習を行う機能を有し
ている。Further, the mixed-connection type neural network learning means 11 predicts the actual values of the traffic volume, the occupancy and the spatial average speed at the main points on the highway, and the travel time required by the mixed-connection type neural network 10. It has a function of learning a weight coefficient in the mixed connection type neural network 10 based on the value.
【０１１１】かかる構成とすることにより、ある地点か
らある地点（２地点間の）までの走行所要時間（旅行時
間）を直接、混合結合形ニューラルネットワーク１０に
予測させることが可能である。With this configuration, it is possible for the mixed connection type neural network 10 to directly predict the required travel time (travel time) from a certain point to a certain point (between two points).
【０１１２】このとき混合結合形ニューラルネットワー
ク１０の学習に必要な教師信号は、旅行時間の実績値と
いう事になるが、これを得るための手段としては、 ・通行車両のプレートナンバの画像認識により、通行車
両のオンランプからの流入時とオフランプからの脱出時
の時刻検出を行い、２地点間の旅行時間実績値を得る方
法。At this time, the teacher signal necessary for learning of the mixed connection type neural network 10 is the actual value of the travel time. The means for obtaining this is as follows. A method of detecting time when a passing vehicle enters from an on-ramp and exiting from an off-ramp to obtain a travel time actual value between two points.
【０１１３】・実際に、定時間毎に試験車両を走行させ
る事により各地点間の旅行時間を計測する方法。などを
用いればよい。A method of actually measuring the travel time between points by running a test vehicle at regular time intervals. Etc. may be used.
【０１１４】又、本発明は、図３の混合結合形ニューラ
ルネットワークを各セクションに共通のものとして取り
扱っているところを、オンランプ、オフランプ、分岐、
合流の有無さらには道路幅、車線数など路線形状が他と
異なる部分のセクションおよびその近傍のセクションに
関し、その領域専用の混合結合形ニューラルネットワー
クを設けてもよい。例えば、図５のような路線形状の場
合、 (a) 領域Ａ専用の混合結合形ニューラルネットワーク (b) 領域Ｂ専用の混合結合形ニューラルネットワーク (c) 領域Ｃ専用の混合結合形ニューラルネットワーク (d) 領域Ｄ専用の混合結合形ニューラルネットワーク (e) 領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ以外に共通の混合結合形ニュー
ラルネットワーク というように区別してもよい。The present invention treats the mixed-connection type neural network of FIG. 3 as being common to each section.
A mixed connection type neural network dedicated to the section may be provided for a section having a different line shape such as the presence or absence of a merging, a road width, the number of lanes, and a section in the vicinity thereof. For example, in the case of the route shape as shown in FIG. 5, (a) a mixed connection type neural network dedicated to the region A (b) a mixed connection type neural network dedicated to the region B (c) a mixed connection type neural network dedicated to the region C (d ) Mixed-connection neural network dedicated to region D (e) Mixed-connection neural network common to regions A, B, C, and D may be used.
【０１１５】このように混合結合形ニューラルネットワ
ークモデルを道路上の路線形状の変化に応じて複数設け
る事により、オンランプ、オフランプ、分岐、合流の有
無さらには道路幅、車線数など各種条件の差異にも対応
した交通流予測を行う事が可能となる。なお、本発明
は、上記各実施例に限定されるものでなくその要旨を変
更しない範囲で変形してもよい。By providing a plurality of mixed connection type neural network models in accordance with changes in the shape of the road on the road, differences in various conditions such as on-ramp, off-ramp, branching, merging, road width, number of lanes, etc. It is possible to perform traffic flow prediction corresponding to. The present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified within the scope of the invention.
【０１１６】[0116]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、交
通密度から空間平均速度を得る際に、そのセクションの
交通密度のみならず下流側の隣接セクションの交通密度
をも要素として取り入れることにより、より高精度に交
通流を予測できる交通流予測装置を提供できる。As described above in detail, according to the present invention, when obtaining the spatial average speed from the traffic density, not only the traffic density of the section but also the traffic density of the adjacent section on the downstream side are taken as factors. Accordingly, it is possible to provide a traffic flow prediction device capable of predicting a traffic flow with higher accuracy.
【図１】本発明に係わる交通流予測装置の第１の実施例
を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a traffic flow prediction device according to the present invention.
【図２】同装置における交通流予測フローチャート。FIG. 2 is a flowchart of a traffic flow prediction in the apparatus.
【図３】同装置における階層形ニューラルネットワーク
の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a hierarchical neural network in the device.
【図４】本発明に係わる交通流予測装置の第３の実施例
を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the traffic flow prediction device according to the present invention.
【図５】本発明を適用した路線形状の一例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a route shape to which the present invention is applied.
【図６】高速道路をセクション分割した模式図。FIG. 6 is a schematic diagram in which an expressway is divided into sections.
【図７】１つのセクションの下流側にオフランプが接続
されている場合の高速道路の模式図。FIG. 7 is a schematic diagram of an expressway when an off-ramp is connected downstream of one section.
【図８】１つのセクションの上流側にオンランプが接続
されている場合の高速道路の模式図。FIG. 8 is a schematic diagram of an expressway when an on-ramp is connected to the upstream side of one section.
【図９】高速道路の簡易路線図。FIG. 9 is a simplified route map of an expressway.
【図１０】従来の状態方程式モデルに基づく交通流予測
演算フローチャート。FIG. 10 is a flowchart of a traffic flow prediction calculation based on a conventional state equation model.
【図１１】従来の階層形ニューラルネットワークの構成
図。FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional hierarchical neural network.
１…車両感知器、２…交通量演算手段、３…オキュパシ
ン演算手段、４…空間平均速度演算手段、５…交通密度
演算手段、６…交通流予測手段、７…混合結合形ニュー
ラルネットワーク、８…混合結合形ニューラルネットワ
ーク学習手段。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle detector, 2 ... Traffic amount calculation means, 3 ... Occupasin calculation means, 4 ... Spatial average speed calculation means, 5 ... Traffic density calculation means, 6 ... Traffic flow prediction means, 7 ... Mixed connection type neural network, 8 … Mixed connection type neural network learning means.
Claims (5)
とに設けられた各車両感知器と、 これら車両感知器の感知データに基づいて前記各セクシ
ョンにおける空間平均速度及び交通密度の各実績値を求
める実績値演算手段と、 １つのセクションの交通密度とこのセクションに対する
少なくとも下流側セクションの交通密度とに基づいて前
記所定のセクションにおける空間平均速度の予測値を求
める混合結合形ニューラルネットワークと、 前記実績値演算手段により求められた前記１つのセクシ
ョンにおける交通密度及び空間平均速度の各実績値、前
記下流側セクションにおける各交通密度の実績値、及び
前記混合結合形ニューラルネットワークにより求められ
る空間平均速度の予測値に基づいて前記混合結合形ニュ
ーラルネットワーク内の重み係数の学習を行う学習手段
と、 前記実績値演算手段により求められた前記交通密度の実
績値、及び前記混合結合形ニューラルネットワークによ
り求められた空間平均速度の予測値に基づいて前記各セ
クションにおける空間平均密度及び交通密度の推移を予
測する交通流予測手段と、 を具備したことを特徴とする交通流予測装置。1. A vehicle detector provided for each section of a road divided into a plurality of sections, and actual values of a spatial average speed and a traffic density in each section are determined based on sensing data of the vehicle sensors. A calculated actual value calculating means; a mixed connection type neural network for obtaining a predicted value of a spatial average velocity in the predetermined section based on a traffic density of one section and a traffic density of at least a downstream section with respect to this section; The actual values of the traffic density and the spatial average speed in the one section obtained by the value calculating means, the actual values of the traffic densities in the downstream section, and the prediction of the spatial average speed obtained by the mixed connection type neural network Values in the mixed-connection neural network based on the Learning means for learning only the coefficient, the actual value of the traffic density obtained by the actual value calculating means, and the predicted value of the spatial average speed obtained by the mixed connection type neural network, A traffic flow prediction device, comprising: traffic flow prediction means for predicting changes in spatial average density and traffic density.
１つのセクションの交通密度とこのセクションに対する
下流側セクションの交通密度、及び前記１つのセクショ
ンに対する上流側セクションの交通密度とに基づいて前
記１つのセクションにおける空間平均速度の予測値を求
める機能を有することを特徴とする請求項１記載の交通
流予測装置。2. The mixed connection type neural network includes:
A function of calculating a predicted value of the spatial average velocity in the one section based on the traffic density of the one section, the traffic density of the downstream section with respect to this section, and the traffic density of the upstream section with respect to the one section; The traffic flow prediction device according to claim 1, wherein:
空間平均密度及び交通密度の各実績値、このセクション
に対する上流及び下流側セクションにおける各交通密度
の実績値、及びこれら実績値を入力したときの混合結合
形ニューラルネットワークにより求められる空間平均速
度の予測値に基づいて前記混合結合形ニューラルネット
ワーク内の重み係数の学習を行う機能を有することを特
徴とする請求項１記載の交通流予測装置。3. The learning means includes: the actual values of the spatial average density and the traffic density in one section; the actual values of the traffic densities in the upstream and downstream sections for this section; 2. The traffic flow prediction device according to claim 1, further comprising a function of learning a weight coefficient in the mixed connection type neural network based on a predicted value of a spatial average speed obtained by the connection type neural network.
とに設けられた各車両感知器と、 これら車両感知器の感知データに基づいて前記各セクシ
ョンにおける交通量、オキュパシン及び空間平均速度の
各実績値を求める実績値演算手段と、 これら交通量、オキュパシン及び空間平均速度の各実績
値に基づいて指定された各地点間における走行所要時間
の予測値を求める混合結合形ニューラルネットワーク
と、 前記実績値演算手段により求められた前記セクションに
おける交通量、オキュパシン及び空間平均速度の各実績
値、及び前記混合結合形ニューラルネットワークにより
求められる走行所要時間の予測値に基づいて前記混合結
合型ニューラルネットワーク内の重み係数の学習を行う
学習手段と、 を具備したことを特徴とする交通流予測装置。4. A vehicle detector provided for each section of the road divided into a plurality of sections, and a record of traffic volume, occupin and spatial average speed in each section based on sensing data of these vehicle detectors. An actual value calculating means for obtaining a value; a mixed connection type neural network for obtaining a predicted value of a required travel time between each point designated based on the actual values of the traffic volume, occupancy and spatial average speed; Weights in the mixed-connection type neural network based on the actual values of the traffic volume, occupin and spatial average speed in the section obtained by the calculation means, and the predicted value of the required travel time obtained by the mixed-connection type neural network Learning means for learning a coefficient, and traffic flow prediction characterized by comprising: Location.
とに設けられた各車両感知器と、 これら車両感知器の感知データに基づいて前記各セクシ
ョンにおける空間平均速度及び交通密度の各実績値を求
める実績値演算手段と、 １つのセクションの交通密度とこのセクションに対する
少なくとも下流側セクションの交通密度とに基づいて前
記所定のセクションにおける空間平均速度の予測値を求
める混合結合形ニューラルネットワークと、 前記実績値演算手段により求められた前記１つのセクシ
ョンにおける交通密度及び空間平均速度の各実績値、前
記下流側セクションにおける各交通密度の実績値、及び
前記混合結合形ニューラルネットワークにより求められ
る空間平均速度の予測値に基づいて前記混合結合形ニュ
ーラルネットワーク内の重み係数の学習を行う学習手段
と、 前記実績値演算手段により求められた前記交通密度の実
績値、前記混合結合形ニューラルネットワークにより求
められた空間平均速度の予測値、及び前記各セクション
に接続されたオンランプからの流入交通量予測値に基づ
いて前記各セクションにおける空間平均密度及び交通密
度の推移を予測する交通流予測手段と、を具備したこと
を特徴とする交通流予測装置。 5. Each section of a road divided into a plurality of sections.
Based on the vehicle data provided by the vehicle sensors and the data detected by the vehicle sensors.
The actual values of the spatial average speed and traffic density
Means for calculating actual values, and traffic density for one section and
At least based on the downstream section traffic density and
Calculate the predicted value of the spatial average velocity in a given section.
And the one section obtained by the actual value calculation means.
Actual values of traffic density and spatial average speed
The actual value of each traffic density in the downstream section, and
Determined by the mixed connection type neural network
Based on the predicted value of the spatial average velocity
Learning means for learning weight coefficients in neural networks
And the actual traffic density obtained by the actual value calculating means.
Score values obtained from the mixed connection type neural network.
Estimated spatial average velocity and the sections
Based on the estimated inflow traffic from the on-ramp connected to
And the traffic density in each section
Traffic flow prediction means for predicting the transition of the degree
Traffic flow prediction device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24288993A JP3160438B2 (en) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Traffic flow prediction device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP24288993A JP3160438B2 (en) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Traffic flow prediction device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798794A JPH0798794A (en) | 1995-04-11 |
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